医学交流课件：汉族儿童哮喘易感基因预测模型的优化

1、汉族儿童哮喘汉族儿童哮喘易感基因预测模型的优易感基因预测模型的优 化化 l 哮喘是一种复杂的多因子、多基因疾病哮喘是一种复杂的多因子、多基因疾病 易感易感 基因基因 与哮喘或变应性与哮喘或变应性 疾病表型相关疾病表型相关 2525个个 Ober C, Hoffjan S. Genes Immun JT, 2006,7 261261个个 8个基因的15个SNP位点 SNPrs号号染色体位置染色体位置 IL13-1112CTrs18009255:132657117 IL13+1923CTrs12956865:132660151 IL13R110Qrs205415:132660272 IL4-590

2、CTrs22432505:132673462 ADRB2R16Grs1042713 5:148826877 FCER1B-109CTrs144158611:60088555 FCER1BE237Grs569108 11:60095631 IL4RAI75Vrs180501016:27344882 IL4RAQ551Rrs180127516:27363079 汉族儿童哮喘易感基因预测模型汉族儿童哮喘易感基因预测模型 l 寻找出相互关联的基因对认识哮喘的发病机制和从遗传学角度寻找出相互关联的基因对认识哮喘的发病机制和从遗传学角度 预测哮喘的易感体质具有重要的科学意义预测哮喘的易感体质具有重要的科学

3、意义 病例对照研究病例对照研究基因交互作用分析基因交互作用分析 （例） 模型 优化 初步 验证 模型 建立 200/200600/6001000/1000 2007-20092010-20122013-2015 待测：前述已建立的九位点模型 FCER1B_E237G FCER1B_C-109T ADRB2_R16G IL4RA_Q551R IL4RA_I75V IL4_C-590T IL13_A2044G IL13_C1923T IL13_C-1112T 哮喘组哮喘组 共1000 例，男503例、女497例，年龄为312岁 均符合2006年全球哮喘创议（GINA）委员会修订的儿童哮喘 诊断标准

4、 对照组对照组 共1000例，男503例、女497例，年龄为1825岁 本人及三代以内直系亲属中无哮喘史、无肺部其它疾病史、 无变态反应史 4 4 5 5 1 1 2 2 3 3 采集口腔颊黏膜拭子，抽提基因组DNA 采用MGB-Taqman探针法对SNP位点进行基因分型 用Hardy-Weinberg平衡吻合度检验分析样本的群体代表性 进行卡方检验、Logistic回归及多因子降维法(MDR)分析 对于相距不足20kb的SNP位点进行连锁不平衡分析 研究结果研究结果 基因分型图示例 IL4 C-590T（rs2243250） TT CC 图中样本落在X轴附近，代表该样本检测出的是VIC荧光信

5、号，基因型为CC，落在Y轴附近，代表该样本检测出的 是FAM荧光信号，基因型为TT，落在对角线处，则代表该样本同时检测出FAM、 VIC荧光信号， 基因型为CT。 平衡吻合度检验 对各SNP位点在对照组中分别进行Hardy- Weinberg平衡吻合度检验，P 值均大于0.05，表 明各位点均处于遗传平衡状态，样本具有群体代表 性。 SNP 组别 风险等 位基因 风险等位 基因频率 P值 OR(95%CI) SNP 组别 风险等 位基因 风险等位 基因频率 P值 OR(95%CI) IL13 FCER1B C-1112T哮喘组T352(17.60%)9.01 E-01C-109T哮喘组C732

6、(36.60%)6.45 E-01 对照组 349(17.45%)1.01(0.86-1.19) 对照组 718(35.90%)1.03(0.91-1.17) IL13 IL4RA C1923T哮喘组T731(36.55%)1.65 E-01I75V哮喘组A963(48.15%)6.35 E-01 对照组 689(34.45%)1.10(0.96-1.25) 对照组 948(47.40%)1.03(0.91-1.17) IL13 IL4RA A2044G哮喘组G1363(68.15%)1.23E-03Q551R哮喘组G340(17.00%)8.33 E-01 对照组 1266(63.30%)1

7、.24(1.09-1.41) 对照组 335(16.75%)1.02(0.86-1.20) IL4 FCER1B C-590T哮喘组T1595(79.75%)3.81E-03E237G哮喘组G406(20.30%)3.86E-03 对照组 1519(75.95%)1.25(1.07-1.45) 对照组 335(16.75%)1.27(1.08-1.49) ADRB2 R16G哮喘组A1240(62.00%)6.75E-05 对照组 1116(55.80%)1.29(1.14-1.47) 以P0.0055（Bonferroni校正后）表示差异具有统计学意义 IL13 A2044G的的G等位基因（

8、等位基因（OR = 1.24, = 1.24, P = 1.23 = 1.23E-03-03） IL4 C-590T的的T等位基因（等位基因（OR = 1.25, = 1.25, P = 3.81 = 3.81E-03-03） ADRB2 R16G的的A等位基因（等位基因（OR = 1.29, = 1.29, P = 6.75 = 6.75E-05-05 FCER1B E237G的的G等位基因（等位基因（OR = 1.27, = 1.27, P = 3.86 = 3.86E-03-03） 基因型频率组间分布差异有统计学意义基因型频率组间分布差异有统计学意义( (P 0.0055) 0.0055

9、)。 在哮喘组中的频率明显高于对照组。在哮喘组中的频率明显高于对照组。 BonferroniBonferroni校正后，发现四个主效应位点校正后，发现四个主效应位点 SNP 组别 风险等 位基因 基因型频率 AA/AB/BB 共显性模型 P值 OR(95%CI) 显性模型 P值 OR(95%CI) 隐性模型 P值 OR(95%CI) FcER1B TT/TC/CC C-109T 哮喘组 C416(41.60%)/436(43.60%)/148(14.80%)2.77 E-016.50 E-011.18 E-01 对照组 406(40.60%)/470(47.00%)/124(12.40%)1.

10、08(0.94-1.24)0.96(0.80-1.15)1.23(0.95-1.59) FcER1B AA/AG/GG E237G 哮喘组 G659(65.90%)/276(27.60%)/65(6.50%)1.36E-051.67 E-011.16E-05 对照组 688(68.80%)/289(28.90%)/23(2.30%)1.72(1.35-2.19)1.14(0.95-1.38)2.95(1.82-4.79) IL4RA GG/GA/AA I75V 哮喘组 A269(26.90%)/499(49.90%)/232(23.20%)6.96 E-012.73 E-017.12 E-01

11、 对照组 291(29.10%)/470(47.00%)/239(23.90%)1.03 (0.91-1.16)1.12(0.92-1.36)0.96(0.78-1.18) IL4RA AA/AG/GG Q551R 哮喘组 G675(67.50%)/310(31.00%)/15(1.50%)4.30 E-016.32 E-013.96 E-01 对照组 685(68.50%)/295(29.50%)/20(2.00%)0.87(0.62-1.22)1.05(0.87-1.26)0.75(0.38-1.47) 以P0.0055（Bonferroni校正后）表示差异具有统计学意义 logistic

12、回归分析 P 值，校正性别和年龄。 IL13 A2044G和和ADRB2 R16G 显性模型显性模型（风险等位基因纯合子）（风险等位基因纯合子） 是与哮喘最相关的遗传模型是与哮喘最相关的遗传模型(P0.0055) FcER1B E237G 隐性模型隐性模型（风险等位基因纯合子）（风险等位基因纯合子） 与哮喘最相关与哮喘最相关(P0.0055) 主位点与哮喘最相关的遗传模型：主位点与哮喘最相关的遗传模型： 基因交互作用模型 检验样本 准确度 交叉验证 一致性 10000次置换 检验P值 ADRB2_R16G, FcER1B_E237G0.586510/109.34E-04 IL13_A2044G

13、, ADRB2_R16G, IL4_C-590T0.593610/103.12E-04 FcER1B_E237G, ADRB2_R16G, IL4_C-590T, IL13_A2044G0.608910/106.98E-05 连锁不平衡分析：连锁不平衡分析： 四位点中，四位点中，IL13A2044G与与IL4C-590T相距不足相距不足20kb，对其进行，对其进行连锁不平衡连锁不平衡分析分析 显示显示D=0.1934,r2=0.0069，提示两位点之间存在较弱的连锁不平衡性。，提示两位点之间存在较弱的连锁不平衡性。 l 多因子降维法多因子降维法（multifactor dimensionali

14、ty reductionmultifactor dimensionality reduction，MDRMDR ） 非参数检验非参数检验, ,无需指定遗传模式和交互作用模型无需指定遗传模式和交互作用模型, ,适用于病例对照研究适用于病例对照研究 九位点模型的预测效能九位点模型的预测效能 准确度准确度 81.92% 81.92% 灵敏度灵敏度 88.40% 88.40% 特异度特异度 75.43% 75.43% 四位点模型的预测效能四位点模型的预测效能 准确度准确度 79.76%79.76% 灵敏度灵敏度 87.45%87.45% 特异度特异度 72.06%72.06% l 四位点模型的预测效能

15、与九位点模型相当四位点模型的预测效能与九位点模型相当 l 模型的可信度（检验样本准确度）：模型的可信度（检验样本准确度）： 四位点模型（四位点模型（0.610.61）九位点模型（）九位点模型（0.510.51） 四位点模型优于九位点模型四位点模型优于九位点模型 四位点携带四位点携带 风险等位基因风险等位基因 纯合子数目纯合子数目 组别组别 P值值OR (95%CI)OR (95%CI) 哮喘组哮喘组,n(%),n(%)对照组对照组,n(%),n(%) 0 0110(11.00%)110(11.00%)149(14.90%)149(14.90%) 1 1 1 1352(35.20%)352(35

16、.20%)457(45.70%)457(45.70%)7.69E-017.69E-011.04 (0.79-1.38)1.04 (0.79-1.38) 2 2395(39.50%)395(39.50%)329(32.90%)329(32.90%)8.38E-048.38E-041.62 (1.22-2.17)1.62 (1.22-2.17) 3 3133(13.30%)133(13.30%)64(6.40%)64(6.40%)1.10E-071.10E-072.82 (1.91-4.14)2.82 (1.91-4.14) 4 410(1.00%)10(1.00%)1(0.10%)1(0.10%

17、)4.28E-034.28E-0313.55 (1.71-107.38)13.55 (1.71-107.38) 四位点均为风险等位基因纯合子者，患哮喘的风险度显著升高四位点均为风险等位基因纯合子者，患哮喘的风险度显著升高 基因型基因型组别组别 P值值OR 哮喘高、低危判别哮喘高、低危判别 IL13 A2044G IL4 C-590T ADRB2 R16G FCER1 E237G 哮喘组哮喘组,n(%) 对照组对照组,n(%) AAorGA CCorTC GGorAG AAorAG 110(42.47%) 149(57.53%) 1 哮喘低危哮喘低危AAorGA TTGGorAG AAorAG

18、196(43.08%) 259(56.92%) 8.75E-01 1.02 GGCCorTC GGorAG AAorAG 85(41.06%) 122(58.94%) 7.59E-01 0.94 GGTTGGorAG AAorAG 179(54.91%) 147(45.09%) 3.00E-03 1.65 哮喘高危哮喘高危GGTTGGorAG GG9(75.00%)3(25.00%)2.60E-02 4.06 GGTTAAGG10(90.91%) 1(9.09%)4.00E-03 13.55 根据每个位点的具体基因型，可筛选哮喘高危者，并明确其患病风险度。根据每个位点的具体基因型，可筛选哮喘高

19、危者，并明确其患病风险度。 孕期 知情同意 基线问卷 1000例 出生 脐血采集 基因分型 脐血IgE检测 婴幼儿 随访、问卷 湿疹、食物过敏 鼻炎、喘息 儿童 随访、问卷 哮喘 探讨优化后的四位点模型在儿童哮喘等过敏性疾病发生中的预测价值探讨优化后的四位点模型在儿童哮喘等过敏性疾病发生中的预测价值 目前已随访至目前已随访至2岁岁 researching 预测模型在出生队列中的应用预测模型在出生队列中的应用 l 基因模型高危组脐血总IgE水平、湿疹患病率以及过敏性疾病总患病率高于低危组。 researching 预测模型在喘息儿童中的应用预测模型在喘息儿童中的应用 l 基因模型高危组较低危组更多喘息儿童哮喘预测指数阳性。 l 四位点预测模型与哮喘预测指数具有强相关性。 Lancet Respir MedLancet Respir Med, 20, 201313 Daniel WDaniel W BelskyBelsky, , MalcolmMalcolm R SearsR Sears, , Robert Robert J HancoxJ Hancox, et al. , et al. 2013年发表于柳叶刀上的一项研究： 通过对1000人的出生队列进行近40年的追踪随访， 发现多个基因位点组合可用于预测儿童哮喘的发生、 是否延续至成年期、肺功能受损等 提出该成果的临